高硬度航空合金铣削颤振研究进展

高硬度、高强度合金在航天航空领域的应用越来越广泛,但这类合金在铣削过程中存在铣削力过大而容易引起刀具颤振的问题,而刀具颤振会降低工件的最终表面质量和生产效率。为了减少刀具颤振对加工质量的影响,铣削颤振稳定性预测被广泛应用于高硬度合金铣削的研究中。综述了高硬度航空合金铣削过程颤振稳定性分析的研究现状,重点阐述再生型颤振的动力学建模,分析刀具颤振与磨损的相互关系,介绍了近年来铣削颤振稳定性研究中抑制颤振的研究成果。     

基于小波神经网络PID控制的主动夹具铣削颤振研究

为了抑制铣削过程中产生的颤振,提高铣削加工过程中零部件表面质量.设计了小波神经网络PID控制方法,并对控制效果进行仿真.采用时域数值法对动态铣削过程中离散时间进行求解,利用小波神经网络PID控制方法对铣削过程进行控制.通过仿真和实验对铣削金属表面粗糙度进行测量,并且与增量式PID控制系统进行比较和分析.结果显示,采用增...     

基于改进三阶半离散方法的铣削颤振稳定性预测

半离散法在铣削稳定性预测领域具有广泛应用,但其相比于全离散法和完全离散法较低的计算效率限制其进一步拓展,为此提出了一种改进的三阶半离散方法,用以提高半离散法的计算效率.对于考虑再生效应的铣削动力学等式,通过柯西转换转变为状态空间的微分时滞方程;对其中时间延迟项采用三阶牛顿插值多项进行近似,同时采用精细时间积分方法计算指...     

薄壁件铣削加工颤振控制研究

针对薄壁支架加工过程中出现的颤振现象,通过铣削加工颤振机理分析,并进行切削参数优化,解决了加工过程中的颤振问题。首先通过建立有限元模型,进行零件模态分析,获取零件动态特性;接着通过试验与仿真相结合的方式,获取机床-刀具系统的颤振稳定域;并进行稳定域内参数优化、零件动态特性与切削参数对比分析,最终获取避免加工颤振的切削参数,并进行加工验证试验,解决了加工颤振问题,提高了产品质量。结果表明通过切削参数优化可有效解决加工过程中得颤振问题。     

影响铣削颤振稳定性的因素与规律分析

应用Altintas切削颤振理论实现了铣削颤振的预测,并对影响铣削稳定性的机床系统因素进行了分析。研究发现,稳定性叶瓣图会受到机床的主轴-刀具系统模态参数影响,尤其是模态刚度、阻尼比和固有频率。另外,通过系统动刚度相同的条件下不同的阻尼比和模态刚度组合对铣削稳定性的影响分析发现,模态刚度对系统稳定性的影响要大于阻尼比的影响程度。分别对影响铣削加工稳定性的刀具参数、工件材料特性以及切削参数等因素及其对铣削稳定性的影响规律进行了分析。结果显示:减小刀具齿数、刀具螺旋角和刀具悬伸量,并增大刀具直径对于改善切削颤振有益;具有较小切向切削力系数和径向切削力系数的材料更容易实现稳定切削;减小铣削宽度,并采用顺铣方式,系统的临界切深更大。     

基于小波神经网络的高速铣削刀具磨损识别

刀具磨损一直是制造技术中引人注目的重要问题,对于高速切削来说由于加工成本较高而且刀具价格比较昂贵,因此对高速切削中的刀具状态进行识别和监控具有非常重要的意义.文章通过建立小波神经网络来实现对高速加工中刀具状态的识别,结果与实际情况基本一致,从而表明通过此方法是可以较好的对高速加工刀具状态进行识别的.     

微细铣削加工再生颤振的研究(英文)

微细铣削是利用微铣刀在高转速下加工复杂三维结构的制造技术。再生型颤振能引起刀具的严重磨损,降低零件的加工质量,是微细铣削加工面临的主要挑战之一。铣削加工过程中切削系数和系统动态特性的多变影响颤振稳定性。针对该问题,建立了考虑再生效应的微铣削动态铣削力模型和颤振稳定域解析模型,通过模态试验获得机床 - 刀具系统的频响函数,综合使用铣削稳定性判据进行数值分析,获得了颤振稳定域解析解。最后进行了颤振稳定性加工实验,验证了建立的颤振系统动力学模型和颤振解析模型的正确性。     

减小轴流式整体叶轮铣削颤振的工艺优化研究

针对复杂曲面整体叶轮零件在制造过程中产生较大切削颤振导致制造缺陷,对实际生产中的叶轮进行了非均匀余量工艺优化设计,应用Workbench对工艺优化前后的叶轮叶片进行了振动模态分析和谐响应分析,进行了工艺优化前后的对比切削试验,并对零件进行了曲面轮廓度三维检测,检测结果显示叶片吸力面精度平均优化率为63.8%,压力面精度平均优化率为48.8%,证明该工艺优化策略的实用性和有效性,对具有类似结构叶轮零件的加工制造具有一定的指导意义。     

磁流变液阻尼器用于铣削颤振控制的仿真分析

确立了磁流变液的工作模式和MRF减振器的力学模型,利用设计的磁流变减振器构建了磁流变液减振系统,研究了磁流变减振器在铣削颤振控制中的应用。理论分析表明:磁流变减振器的刚度及阻尼随外加磁场强度的增加而增大,主振系统的振幅随磁场强度的增加而减小。磁流变减振器的减振效果随着磁场强度的增加逐渐增大,但并不是场强越大效果越好,而是有一最佳值。只要场强选取适当,采用磁流变减振装置可以控制铣削颤振现象的产生。     

铣削加工颤振稳定域影响参数研究及优化

建立圆柱形铣刀铣削加工动态切削数学模型,采用一种解析法计算并绘制稳定域图,获取加工稳定性随工艺参数变化的规律。分析系统参数对铣削加工颤振稳定特性的影响,提高固有频率、增大系统刚度和阻尼有助于提高系统加工稳定性。基于动态变化的稳定域图及共振功率半频带频率,提出一种铣削稳定性约束下铣削参数优化模型,获取最大加工效率下的主轴转速、径向进给量及轴向进给量参数的最优值。开发铣削稳定性分析仿真软件,实现铣削颤振稳定域分析、共振区域分析、铣削参数优化等功能。将复杂设计分析过程工程实用化,具有工程应用价值。该方法同样可推广到磨削、车削的颤振分析。     

基于特征频率自动识别的机床振动分析

在精密超精密加工中微小的振动都会影响机床的加工精度。为了有效减小或抑制振动,在线提取、分析和辨识振动是十分必要的。文章基于傅立叶变换,提出了频域自动识别的方法。该方法首先获取由转速引起的振动频率,再利用该频率分析振动信号中是否含有其他振动源,从而实现振动的在线辨识,并通过机床空转实验和加工实验进行验证。实验结果表明:该方法提取出的振动频率准确,可应用于加工的振动在线辨识与分析。     

基于BP神经网络的外圆磨削颤振在线识别和监测方法

为提高机床磨削加工过程中对颤振现象识别的能力,提出一种基于BP(back?propagation)神经网络模型的颤振识别方法。通过对加工过程中传感器采集到的高频声发射信号以及振动信号相关特征值的提取,获得关于颤振的多特征参数样本库,并用其对BP神经网络模型进行学习和训练,建立BP神经网络在线识别颤振的算法模型,实现对机床加工过程中是否发生颤振的在线监测和识别。试验结果表明:这种基于BP神经网络模型的颤振识别测试结果与磨削加工试验中的磨削颤振现象结果相符合。该方法能够有效地识别磨削加工过程中的颤振,并起到在线监测识别的作用。      

铣削加工生产中成组夹具设计

根据当前单件、小批量、多品种生产的需要,设计一种用于铣加工的成组夹具.实践证明:该套夹具投入使用后,满足了大多数小批量零件的机加工要求,保证了工件的加工精度,缩短了生产周期,提高了加工效率.     

铍铜合金铣削过程刀具黏附现象对切削颤振影响分析

为了满足高精密铍铜件表面的加工要求,研究刀具表面黏附过程对切削系统和已加工表面的影响,有利于提高加工质量和加工效率。通过建立二自由度切削颤振系统,结合工件材料特性、黏结过程和断续切削过程,采用单因素高速铣削实验方法,解析刀具损伤、切削颤振和已加工表面的内在联系,并通过电镜扫描和白光干涉对刀具表面和已加工表面进行对比分析。切削速度和黏附程度的差异性,极大地影响了切削过程的稳定性,导致已加工表面缺陷的产生。不同黏附环境往往导致了不同的切削状态,尤其是高黏附率环境下的刀具表面黏附有利于维持切削刃形态和减缓加工颤振现象。     

薄壁件非均匀余量铣削颤振稳定域分析与试验研究

针对复杂曲面薄壁件加工过程中半精/精加工工艺中铣削颤振问题,以整体叶轮为例,提出一种可以明显增加叶片刚度的整体叶轮非均匀余量加工工艺优化方法.借助有限元分析软件获取工件工艺系统的固有频率和模态质量,计算出两种叶片加工工艺系统的模态刚度.基于再生型颤振分析理论建立了均匀余量和非均匀余量叶片铣削加工稳定性极限叶瓣图.对均匀...     

基于有限元特征频率法的各向异性复合板兰姆波特性分析

提出了一种基于有限元特征频率法求解各向异性复合板中兰姆波频散曲线的方法,可根据Floquet周期性边界条件对板结构进行简化,对于板厚方向上下对称的层合板,利用对称(反对称)边界条件得到频散曲线的对称模式(反对称模式)。对于纤维增强多层复合板试验材料,进行了有限元仿真计算和试验测量,验证了该方法的有效性。     

基于故障特征频率的精密机械主轴复合故障定位方法

针对由于撞刀事故引起的精密车床主轴精度下降问题,首先通过主轴振动信号监测,获取故障主轴振动信号频域特征;然后基于主轴结构和轴承特征参数,计算不同故障模式下轴承故障特征频率;最后基于故障特征频率与监测振动信号频率之间的对应关系,定位主轴故障位置。通过主轴拆卸和精度测试,验证了所提故障定位方法的有效性。实验结果表明：角接触球轴承内、外圈损伤是导致主轴精度下降的故障源,理论方法故障定位结果与拆卸实验定位结果一致;采用新轴承重装配后主轴的精度检测结果恢复正常,进一步验证了此故障定位方法的有效性。     

基于优化Teager能量算子的齿轮箱故障特征频率提取方法

针对齿轮箱故障时冲击故障特征频率提取困难的问题,提出一种自适应Teager能量算子的故障特征频率提取方法.该方法对低信噪比的齿轮箱振动信号使用连续Teager能量算子处理,便于提升信号的信噪比,突出齿轮故障特征.仿真信号和实际风电机组齿轮故障信号的诊断效果表明:齿轮故障状态下,该方法能够增加约1倍的信号峭度值,突出信号...     

利用颤振抑制和力控制方式提高钛基叶轮铣削生产率和质量

燃气轮机叶轮铣削中,使用较大的轴向切削深度时,产生严重的颤振和较大的切削力.在这类极大柔性零件的铣削中,使用变齿距铣刀可遏止颤振的产生.介绍了一种设计变齿距铣刀的新方法.由于刀具方向和切削深度的变化,在5轴铣削加工切削力连续改变.可使用自适应力控制或铣削力模型,使其保持为固定大小,可明显缩短加工周期.试验证明了上述两种方法的优点.